基于云平台的视频会议系统的架构及MCU调度算法的研究

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信息通信技术日益发展的今天,视频会议系统在越来越多的企业中被应用和推广。受制于当前网络带宽、服务器自身性能、软件技术等多方面的约束,视频会议系统面临着许多需要我们迫切去改善的问题。例如:硬件成本高、设备利用率低、系统可靠性差、管理维护繁琐、通信延时长等。因此,结合实际深入研究目前视频会议系统在应用中遇到的问题,为用户提供高质量的会议服务具有十分重要的意义。视频会议系统的核心是多点控制单元(Multi-point Control Unit,MCU),它的性能和数量会影响整个视频会议系统的服务质量。本课题研究运用“云计算”、“虚拟化”、“资源池”等思想,提出将视频会议部署于云平台之上,构建一种基于MCU资源池的私有云视频会议系统,实现视频会议云平台SaaS服务,为企业设计一个资源统一分配管理、设备利用率高、系统可靠性好、管理维护方便、通信延时低、会议规模弹性增长的云视频会议解决方案。该视频会议云平台设计方案分为硬件架构设计和软件架构设计。硬件架构是对整个视频会议云平台的底层基础设施的设计,本课题主要是针对MCU部署方式的研究和实现,使用的是分布式MCU资源池方案。与传统视频会议MCU部署方式相比具有诸多优越性。而软件架构主要是对云平台的资源层、管理层、服务层进行相关研究,实现资源的自动化部署和对会议的高效控制和管理。在动态、自治、异构的云环境中,服务器资源调度关乎整个系统的性能。因而在云视频会议系统中,对资源池内的MCU进行合理的调度也就成为本课题的另一个研究重点。为了合理分配MCU的负载,减少视频会议音视频的转发延时,本课题探讨了多种云平台下的负载均衡调度算法,并结合视频会议的特点,提出了云视频会议系统下的MCU负载均衡调度算法。在负载均衡方面,该算法综合考虑了影响MCU负载的内在和外在因素,设计并实现了流量自适应因子。不仅将影响MCU负载的多个参数等价转化为负载权值,而且将流量对负载的影响考虑在内。在降低音视频转发延时方面,该算法使用会议ID号将同一个视频会议下的终端分配在一个相同的MCU上,并利用IDMaps算法测算MCU之间的距离,为级联距离最近的MCU提供依据。通过性能测试,将该算法用于云视频会议下对MCU进行负载均衡调度,可以使得各MCU负载更加均衡,音视频的转发延时更短。
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